陳洪杰 羅沿予 劉 奎

(中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南濮陽(yáng) 457001)

普光氣田集輸系統(tǒng)腐蝕狀況分析及防治措施

陳洪杰 羅沿予 劉 奎

(中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南濮陽(yáng) 457001)

對(duì)普光氣田集輸系統(tǒng)進(jìn)行了腐蝕狀況統(tǒng)計(jì)分析，2010年5月普光氣田3號(hào)線全部監(jiān)測(cè)掛片的腐蝕速率平均值為0.032 mm/a，總的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)趨勢(shì)是分離器液相出口處腐蝕速率最高達(dá)到0.045 mm/a，其次是加熱爐進(jìn)口處為0.040 mm/a，腐蝕速率最低的是分離器氣相出口處為0.019 mm/a。通過(guò)模擬試驗(yàn)對(duì)腐蝕因素進(jìn)行了X-射線衍射分析，結(jié)果表明集輸系統(tǒng)材質(zhì)主要受H2S，CO2及單質(zhì)硫腐蝕，積液礦化度對(duì)材質(zhì)也有一定的腐蝕作用。由緩蝕劑評(píng)價(jià)試驗(yàn)確定了3號(hào)和1號(hào)緩蝕劑結(jié)合使用的最佳方案。介紹了優(yōu)化后緩蝕劑的預(yù)涂膜、連續(xù)加注和批處理的3種加注方式，經(jīng)優(yōu)化后集輸系統(tǒng)氣相和液相的腐蝕速率基本控制在0.030 mm/a以內(nèi)。

普光氣田 腐蝕 緩蝕劑 防治

普光氣田主體天然氣中H2S和CO2平均的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為15.16%和8.64%，井口平均壓力約30 MPa，集輸系統(tǒng)壓力約10 MPa，產(chǎn)出液中含單質(zhì)硫，且礦化度較高，腐蝕環(huán)境非常惡劣。目前普光氣田集輸系統(tǒng)防護(hù)措施基本采用“抗硫鋼+緩蝕劑+陰極保護(hù)”的方案。該文重點(diǎn)分析了普光氣田腐蝕狀況及原因，并對(duì)緩蝕劑防護(hù)措施進(jìn)行了探討。

1 普光氣田腐蝕監(jiān)測(cè)概況

普光目前在用監(jiān)測(cè)手段主要有電阻探針(ER)、線形極化探針(LPR)、電指紋(FSM)、掛片監(jiān)測(cè)(CC)和化學(xué)介質(zhì)分析。其中外輸管道腐蝕監(jiān)測(cè)以電指紋法為主，分布在沿線各閥室附近的焊縫部位，主要監(jiān)測(cè)焊縫的失厚變形情況。站內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)以掛片監(jiān)測(cè)為主，其他在線監(jiān)測(cè)手段為輔。

電阻探針信號(hào)容易受溫度、結(jié)垢、剩余厚度等影響，采集到的數(shù)據(jù)波動(dòng)較大;LPR不能用于監(jiān)測(cè)含有較高雜質(zhì)(油類)氣體，若處于對(duì)電極造成污染的環(huán)境中，所獲得的數(shù)據(jù)可靠性差。故目前普光氣田集輸系統(tǒng)采用的電阻探針與線性極化探針只作為腐蝕掛片的輔助監(jiān)測(cè)方式。

以普光氣田3號(hào)線腐蝕監(jiān)測(cè)結(jié)果為例，2010年5月全部監(jiān)測(cè)掛片腐蝕速率平均值為0.032 mm/a，各不同監(jiān)測(cè)部位間腐蝕情況見圖1。

從圖1看出，分離器液相出口處腐蝕速率最高，其次是加熱爐進(jìn)口處，腐蝕速率最低的是分離器氣相出口處。液相是腐蝕介質(zhì)集中、腐蝕環(huán)境最惡劣的位置，所以該處腐蝕最嚴(yán)重;加熱爐進(jìn)口處監(jiān)測(cè)點(diǎn)在緩蝕劑加注之前，處于未保護(hù)狀態(tài)故腐蝕速率也較高;分離器氣相出口所處環(huán)境，其腐蝕性成分幾乎全部分離出去，故腐蝕速率最低。

圖1 三號(hào)線不同監(jiān)測(cè)部位掛片監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Fig.1 Monitored data of samples hung for different monitored location in third line

2 腐蝕因素分析

為研究普光氣田集輸系統(tǒng)影響腐蝕的主要因素，參考實(shí)際生產(chǎn)條件進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。

2.1 試驗(yàn)條件

掛片材質(zhì)為L(zhǎng)360SS，H2S分壓1.5 MPa，CO2分壓1.0 MPa，總壓10 MPa，流速4.0 m/s，溶液 pH 值不超過(guò)3.5，溫度50℃，不添加緩蝕劑，試驗(yàn)溶液參照普光產(chǎn)出液成分配制，礦化度為67.9 g/L，添加1 g/L的單質(zhì)硫。試驗(yàn)設(shè)備為美國(guó)cortest公司生產(chǎn)的高溫高壓釜，腐蝕產(chǎn)物分析采用荷蘭Philips公司的X Pert Pro MPD型X射線粉末衍射儀。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)后L360SS試件的腐蝕速率為0.437 mm/a，試片腐蝕形貌見圖2。由圖2可知，試片表面腐蝕明顯較高，且存在一定程度的坑蝕現(xiàn)象。對(duì)試片表面處理后進(jìn)行腐蝕產(chǎn)物X射線衍射(XRD)分析(見圖3)，從圖3中發(fā)現(xiàn)其成分主要包括 FeS，F(xiàn)eCO3，F(xiàn)e3O4，CaCO3，MgCO3和 MgFe2O4等，前3種腐蝕產(chǎn)物分別是典型的H2S腐蝕、硫腐蝕、CO2腐蝕和試驗(yàn)過(guò)程中的氧腐蝕，后3種主要是夾雜在腐蝕產(chǎn)物中的沉積鹽。這說(shuō)明集輸系統(tǒng)材質(zhì)主要受H2S，CO2及單質(zhì)硫腐蝕，同時(shí)積液中的Cl－，Ca2+等離子也對(duì)材質(zhì)有一定的腐蝕作用。

圖2 試件腐蝕后形貌Fig.2 Morphology of the sample after corrosion

圖3 試件表面腐蝕產(chǎn)物XRD衍射Fig.3 XRDofcorrosiveproductionsonthesurfaceofthesample

3 緩蝕劑防治措施研究

根據(jù)普光氣田實(shí)際工況條件，對(duì)國(guó)內(nèi)外幾種效果較好的緩蝕劑進(jìn)行模擬工況效果評(píng)價(jià)，優(yōu)選出能用于普光集輸系統(tǒng)的最佳藥劑。目前緩蝕劑加注采用預(yù)涂膜、連續(xù)加注和批處理3種工藝相結(jié)合的方式［1］。

3.1 緩蝕劑優(yōu)選試驗(yàn)

首先對(duì)國(guó)內(nèi)外油氣田、研究所、院校應(yīng)用效果較好的緩蝕劑進(jìn)行常壓初選試驗(yàn)，最終確定效果較好的3種緩蝕劑，然后再進(jìn)行模擬工況評(píng)價(jià)試驗(yàn)。試驗(yàn)條件同2.1，參考標(biāo)準(zhǔn)為SY/T5273-2000《油田采出水用緩蝕劑性能評(píng)價(jià)方法》。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 緩蝕劑模擬工況評(píng)價(jià)結(jié)果Table 1 Evaluation results of corrosion inhibitors under simulated condition

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，3號(hào)緩蝕劑效果較好，考慮到經(jīng)濟(jì)成本，采用3號(hào)和1號(hào)緩蝕劑結(jié)合使用的方案。

3.2 預(yù)涂膜緩蝕劑加注工藝

為有效防止流體中硫化氫、二氧化碳以及腐蝕性鹽水對(duì)管壁造成的腐蝕，可在站場(chǎng)聯(lián)動(dòng)試車前利用緩蝕劑對(duì)管線及容器進(jìn)行打底預(yù)涂膜，在管壁上形成黏性極強(qiáng)的薄膜，從而降低酸性氣體對(duì)管道的腐蝕。

緩蝕劑預(yù)涂膜加注方式分為3步:(1)清管通球及氮?dú)庵脫Q:在預(yù)涂膜之前對(duì)管道進(jìn)行清潔通球，強(qiáng)力去除較硬的沉積物和硬質(zhì)碎片;(2)柴油打底:為增強(qiáng)緩蝕劑在管壁的吸附性能，利用注氮車注入氮?dú)鈱?duì)管道進(jìn)行柴油打底;(3)緩蝕劑預(yù)涂膜:涂膜方式采取兩個(gè)清管球夾緩蝕劑的方法對(duì)管道進(jìn)行預(yù)涂膜，利用液氮車注氮推動(dòng)清管球，控制好清管球移動(dòng)速度，達(dá)到涂膜均勻的目的。加注方式見圖4。

圖4 緩蝕劑預(yù)涂膜加注示意Fig.4 The diagram of corrosion inhibitors injection by the style of coating

3.3 批處理緩蝕劑加注工藝

批處理緩蝕劑加注通常在預(yù)涂膜緩蝕劑一段時(shí)間后進(jìn)行，是對(duì)預(yù)涂膜緩蝕劑的補(bǔ)充和強(qiáng)化。一般采用加強(qiáng)持久型成膜緩蝕劑，由測(cè)試可知在管內(nèi)壁形成一定厚度的保護(hù)膜，它可以有效降低批處理作業(yè)間隔期間的腐蝕。這一技術(shù)通常在氯化物濃度高、流速低的環(huán)境中有效，批處理緩蝕劑加注周期根據(jù)腐蝕監(jiān)測(cè)情況而定，一般3～6個(gè)月。

3.4 連續(xù)加注緩蝕劑處理工藝

連續(xù)加注是指在生產(chǎn)過(guò)程中將緩蝕劑不間斷的注入集輸管網(wǎng)，使之起到持續(xù)濃度下的防護(hù)效果。緩蝕劑一般采用濃縮的、水溶性/油-水分散、蒸汽分散的產(chǎn)品，可用于生產(chǎn)系統(tǒng)、水處理和回注系統(tǒng)。對(duì)于氣體系統(tǒng)，如果水量較少，典型的加注速率為0.15～0.40 m3/104m3。普光目前正常加注速率為0.35 m3/104m3。緩蝕劑連續(xù)加注方式見圖5。

圖5 緩蝕劑連續(xù)加注和分散示意Fig.5 The diagram of successive injection and decentralization for corrosion inhibitors

4 結(jié)論

從目前普光氣田集輸系統(tǒng)來(lái)看，分離器液相出口處腐蝕速率最高，其次是加熱爐進(jìn)口處，腐蝕速率最低的是分離器氣相出口處。通過(guò)試驗(yàn)分析可知，影響材質(zhì)腐蝕的主要因素是H2S，CO2、單質(zhì)硫及腐蝕性酸液。由緩蝕劑評(píng)價(jià)試驗(yàn)確定了最佳藥劑，加注方式采用預(yù)涂膜、批處理和連續(xù)加注相結(jié)合的方式。

［1］陳洪杰，汪沈陽(yáng)，劉愛(ài)雙，等.高酸性氣田緩蝕劑加注方式的模擬試驗(yàn)［J］. 腐蝕與防護(hù)，2010，31(4):321-323.

Analysis of Corrosion Conditons of Gas Gathering System in Puguang Gas Field and Preventive Measures

Chen Hongjie，Luo Yanyu，Liu Kui
(SINOPEC Zhongyuan Oilfield Company，Puyang，Henan 457165)

The corrosion conditions of gas gathering system in Puguang Gas Field were analyzed statistically.The average corrosion rates of coupon test in No.3 line of Puguang Gas Field in May 2005 was 0.032 mm/a.the highest corrosion rate was 0.045 mm/a at the liquid outlet of separator which was followed by 0.040 mm/a at inlet of furnace .The lowest corrosion rate was 0.019 mm/m at the gas outlet of separator.The x － ray diffraction(XRD)analysis showed that the gas gathering line mainly suffered from H2S and CO2and sulfur corrosions.In addition，the minerality of accumulated liquid was also corrosive to the material to some extent.The corrosion inhibitor test confirmed that the combination of No.3 and No.1 corrosion inhibitors was most effective in corrosion control.The pre － filming of corrosion inhibitor，continuous addition and batch addition were described.The corrosion rate of gas－phase and liquid－phase in gas fathering system is controlled within 0.030 mm/s after corrosion inhibitor addition optimization.

Puguang gas field，corrosion，corrosion inhibitor，prevention

TG174.42

A

1007－015X(2012)03－0038－03

2012－02－ 14;修改稿收到日期:2012－04－11。

陳洪杰(1976－)，碩士，目前在中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院主要從事油田污水處理、藥劑開發(fā)等工作。E-mail:chjhenan@yahoo.com.cn。

(編輯 寇岱清)